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1、第三第三节节热热力学定律与能量守恒力学定律与能量守恒第十一章第十一章热热学学一、一、热热力学第一定律和能量守恒定律力学第一定律和能量守恒定律1改改变变物体内能的两种方式物体内能的两种方式(1)_；(2)_2热热力学第一定律力学第一定律(1)内内容容：一一个个热热力力学学系系统统的的内内能能增增量量等等于于外外界界向向它它传传递递的的热热量与外界量与外界对对它所做的功的和它所做的功的和(2)表达式：表达式：UQW做功做功热传递热传递3能的能的转转化和守恒定律化和守恒定律(1)内内容容：能能量量既既不不会会凭凭空空产产生生，也也不不会会凭凭空空消消失失，它它只只能能从从一一种种形形式式转转化化为为
2、另另一一种种形形式式，或或者者从从一一个个物物体体转转移移到到别别的的物物体，在体，在转转化或化或转转移的移的过过程中，能量的程中，能量的总总量保持不量保持不变变(2)第第一一类类永永动动机机：违违背背能能量量守守恒恒定定律律的的机机器器被被称称为为第第一一类类永永动动机它是不可能制成的机它是不可能制成的 1. (2014高考广高考广东东卷卷)用密封性好、充用密封性好、充 满满气体的塑气体的塑料袋包裹易碎品，如料袋包裹易碎品，如图图所示，充气袋四周被所示，充气袋四周被挤压时挤压时，假，假设设袋袋内气体与外界无内气体与外界无热热交交换换，则则袋内气体袋内气体()A体体积积减小，内能增大减小，内能
3、增大B体体积积减小，减小，压压强强减小减小C对对外界做外界做负负功，内能增大功，内能增大D对对外界做正功，外界做正功，压压强强减小减小AC二、二、热热力学第二定律力学第二定律1常常见见的两种表述的两种表述(1)克克劳劳修斯表述：修斯表述：热热量不能自量不能自发发地从地从_物体物体传传到到_物体物体(2)开开尔尔文文表表述述：不不可可能能从从_吸吸收收热热量量，使使之之完完全全变变成成功，而不功，而不产产生其他影响生其他影响2第第二二类类永永动动机机：违违背背宏宏观观热热现现象象方方向向性性的的机机器器被被称称为为第第二二类类永永动动机机这这类类永永动动机机不不违违背背_，但但它它违违背背了了_
4、，也是不可能制成的，也是不可能制成的低温低温高温高温单单一一热库热库能量守恒定律能量守恒定律热热力学第二定律力学第二定律 2.对热对热力学第二定律，下列理解正确的是力学第二定律，下列理解正确的是()A自然界自然界进进行的一切宏行的一切宏观过观过程都是可逆的程都是可逆的B自自然然界界进进行行的的涉涉及及热热现现象象的的宏宏观观过过程程都都具具有有方方向向性性，是是不不可逆的可逆的C热热量不可能由低温物体量不可能由低温物体传递传递到高温物体到高温物体D由由热热力力学学第第二二定定律律可可知知热热量量从从低低温温物物体体传传向向高高温温物物体体是是可可能的，从能的，从单单一一热热源吸收源吸收热热量，
5、完全量，完全变变成功也是可能的成功也是可能的BD考点一考点一 对热对热力学第一定律的理解及力学第一定律的理解及应应用用考点二考点二 对热对热力学第二定律的理解力学第二定律的理解考点一考点一对热对热力学第一定律的理解及力学第一定律的理解及应应用用1热热力力学学第第一一定定律律不不仅仅反反映映了了做做功功和和热热传传递递这这两两种种方方式式改改变变内内能能的的过过程程是是等等效效的的，而而且且给给出出了了内内能能的的变变化化量量和和做做功功与与热热传递传递之之间间的定量关系的定量关系2对对公式公式UQW符号的符号的规规定定符号符号WQU外界外界对对物体做功物体做功物体吸收物体吸收热热量量内能增加内
6、能增加物体物体对对外界做功外界做功物体放出物体放出热热量量内能减少内能减少3.几种特殊情况几种特殊情况(1)若若过过程程是是绝绝热热的的，则则Q0，WU，外外界界对对物物体体做做的的功功等等于物体内能的增加量于物体内能的增加量(2)若若过过程程中中不不做做功功，即即W0，则则QU，物物体体吸吸收收的的热热量量等等于物体内能的增加量于物体内能的增加量(3)若若过过程程的的始始末末状状态态物物体体的的内内能能不不变变，即即U0，则则WQ0或或WQ.外界外界对对物体做的功等于物体放出的物体做的功等于物体放出的热热量量特特别别提提醒醒：(1)做做功功与与热热传传递递在在改改变变内内能能的的效效果果上上
7、是是相相同同的的，但但是是从从运运动动形形式式、能能量量转转化化的的角角度度上上看看是是不不同同的的：做做功功是是其其他他形形式式的的运运动动和和热热运运动动的的转转化化，是是其其他他形形式式的的能能与与内内能能之之间间的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移的转化；而热传递则是热运动的转移，是内能的转移(2)气体向真空中膨胀不做功气体向真空中膨胀不做功 在在如如图图所所示示的的坐坐标标系系中中，一一定定质质量量的的某某种种理理想想气气体体先先后后发发生生以以下下两两种种状状态态变变化化过过程程：第第一一种种变变化化是是从从状状态态A到到状状态态B，外外界界对对该该气气体体做做功功为为6
8、 J；第第二二种种变变化化是是从从状状态态A到到状状态态C，该该气气体体从从外外界界吸吸收收的的热热量量为为9 J图图线线AC的的反反向向延延长长线线过过坐坐标标原原点点O，B、C两两状状态态的的温温度度相相同同，理理想想气气体体的的分分子子势势能能为为零求：零求：(1)从从状状态态A到到状状态态C的的过过程程，该该气气体体对对外外界界做做的的功功W1和和其其内内能能的增量的增量U1；(2)从从状状态态A到到状状态态B的的过过程程，该该气气体体内内能能的的增增量量U2及及其其从从外外界吸收的界吸收的热热量量Q2.解解析析(1)由由题题意意知知从从状状态态A到到状状态态C的的过过程程，气气体体发
9、发生生等等容容变变化化该该气体气体对对外界做的功外界做的功W10根据根据热热力学第一定律力学第一定律U1W1Q1内能的增量内能的增量U1Q19 J.(2)从状从状态态A到状到状态态B的的过过程，体程，体积积减小，温度升高减小，温度升高该该气体内能的增量气体内能的增量U2U19 J根据根据热热力学第一定律有力学第一定律有U2W2Q2从外界吸收的从外界吸收的热热量量Q2U2W23 J.答案答案(1)09 J(2)9 J3 J总总结结提提升升(1)做做功功看看体体积积：体体积积增增大大，气气体体对对外外做做功功，W为为负负；体；体积缩积缩小，外界小，外界对对气体做功，气体做功，W为为正正(2)与外界
10、与外界绝热绝热，则则不不发发生生热传递热传递，此，此时时Q0.(3)由由于于理理想想气气体体没没有有分分子子势势能能，所所以以当当它它的的内内能能变变化化时时，主主要要 体体 现现 在在 分子分子动动能的能的变变化上，从化上，从 宏宏 观观上看上看 就就 是是 温温 度度发发生生了了变变化化 1.如如图图所示，一定所示，一定质质量的理想气体由状量的理想气体由状态态 a沿沿abc变变化到状化到状态态c，吸收了，吸收了340 J的的热热量，并量，并对对外做功外做功120 J若若 该该气体由状气体由状态态a沿沿adc变变化到状化到状态态c时时，对对外做功外做功40 J，则这则这一一 过过程中气体程中
11、气体_(填填“吸收吸收”或或“放出放出”)热热量量_J.吸收吸收260解解析析：对对该该理理想想气气体体由由状状态态a沿沿abc变变化化到到状状态态c，由由热热力力学学第第一一定定律律可可得得：UQW340 J120 J220 J，即即从从a状状态态到到c状状态态，理理想想气气体体的的内内能能增增加加了了220 J；若若该该气气体体由由状状态态a沿沿adc变变化化到到状状态态c时时，对对外外做做功功40 J，此此过过程程理理想想气气体体的的内内能能增增加加还还是是220 J，所所以以可可以以判判定定此此过过程程是是吸吸收收热热量量，再再根根据据热热力力学学第第一一定定律律可可得得：UQW，得得
12、QUW220 J40 J260 J.考点二考点二对热对热力学第二定律的理解力学第二定律的理解1在在热热力力学学第第二二定定律律的的表表述述中中，“自自发发地地”、“不不产产生生其其他他影响影响”的涵的涵义义(1)“自自发发地地”指指明明了了热热传传递递等等热热力力学学宏宏观观现现象象的的方方向向性性，不不需需要借助外界提供能量的帮助要借助外界提供能量的帮助(2)“不不产产生生其其他他影影响响”的的涵涵义义是是发发生生的的热热力力学学宏宏观观过过程程只只在在本本系系统统内内完完成成，对对周周围围环环境境不不产产生生热热力力学学方方面面的的影影响响如如吸吸热热、放放热热、做功等、做功等2热热力学第
13、二定律的力学第二定律的实质实质热热力力学学第第二二定定律律的的每每一一种种表表述述，都都揭揭示示了了大大量量分分子子参参与与宏宏观观过过程程的的方方向向性性，进进而而使使人人们们认认识识到到自自然然界界中中进进行行的的涉涉及及热热现现象的宏象的宏观过观过程都具有方向性程都具有方向性特特别别提提醒醒：热热量量不不可可能能自自发发地地从从低低温温物物体体传传到到高高温温物物体体，但但在在有有外外界界影影响响的的条条件件下下，热热量量可可以以从从低低温温物物体体传传到到高高温温物物体体，如如电电冰冰箱箱；在在引引起起其其他他变变化化的的条条件件下下内内能能也也可可以以全全部部转转化化为为机械能，如气
14、体的等温膨机械能，如气体的等温膨胀过胀过程程3两两类类永永动动机的比机的比较较第一第一类类永永动动机机第二第二类类永永动动机机不需要任何不需要任何动动力或燃料力或燃料,却能不断地却能不断地对对外做功的外做功的机器机器从从单单一一热热源吸收源吸收热热量，使之量，使之完全完全变变成功，而不成功，而不产产生其他生其他影响的机器影响的机器违违背能量守恒定律背能量守恒定律,不不可能制成可能制成不不违违背能量守恒定律，但背能量守恒定律，但违违背背热热力学第二定律，不可能制成力学第二定律，不可能制成 关于关于热热力学定律，下列力学定律，下列说说法正确的是法正确的是()A为为了增加物体的内能，必了增加物体的内
15、能，必须对须对物体做功或向它物体做功或向它传递热传递热量量B对对某物体做功，必定会使某物体做功，必定会使该该物体的内能增加物体的内能增加C可以从可以从单单一一热热源吸收源吸收热热量，使之完全量，使之完全变为变为功功D不可能使不可能使热热量从低温物体量从低温物体传传向高温物体向高温物体E功功转变为热转变为热的的实际实际宏宏观过观过程是不可逆程是不可逆过过程程ACE解析解析选项选项A，内能的改，内能的改变变可以通可以通过过做功或做功或热传递进热传递进行，故行，故A正确；正确；选项选项B，对对某物体做功，物体的内能不一定增加，某物体做功，物体的内能不一定增加，B错误错误；选项选项C，在引起其他，在引
16、起其他变变化的情化的情况下，可以从况下，可以从单单一一热热源吸收源吸收热热量，将其全部量，将其全部变为变为功，功，C正确；正确；选项选项D，在引起其，在引起其他他变变化的情况下，可以使化的情况下，可以使热热量从低温物体量从低温物体传传向高温物体，向高温物体，D错错 误误；选选 项项 E，涉，涉 及及热热 现现 象象 的的 宏宏 观观 过过 程都具有方向性，程都具有方向性，故故E正确正确 2.(2015广广东东汕汕头头模模拟拟)以下哪个以下哪个现现象象不不违违背背热热力力学第二定律学第二定律()A一杯一杯热热茶在打开盖后，茶会自茶在打开盖后，茶会自动变动变得更得更热热B没有漏气、没有摩擦的理想没
17、有漏气、没有摩擦的理想热热机，其效率可能是机，其效率可能是100%C桶中桶中浑浊浑浊的泥水在静置一段的泥水在静置一段 时间时间后，泥后，泥 沙下沉，上面的沙下沉，上面的水水变变清，泥、水自清，泥、水自动动分离分离D热热量自量自发发地从低温物体地从低温物体传传到高温物体到高温物体解析：茶不会自解析：茶不会自发发地地变变得更得更热热，选项选项A错误错误；无；无 论论什什 么么样样的的热热机，效率永机，效率永远远不会达到不会达到100%，选项选项B错误错误；热热量不量不 会自会自发发地从低温物体地从低温物体传传到高温物体，到高温物体，选项选项D错误错误C方法技巧方法技巧气气态态方程与方程与热热力学第
18、一定律的力学第一定律的综综合合应应用用 (2013高考山高考山东东卷卷)我国我国“蛟蛟龙龙”号号深海探深海探测测船船载载人下人下潜超潜超过过七千米，再七千米，再创载创载人深潜新人深潜新纪录纪录在某次深潜在某次深潜实验实验中，中，“蛟蛟龙龙”号探号探测测到到990 m深深处处的海水温度的海水温度为为280 K某同学利某同学利用用该该数据来研究气体状数据来研究气体状态态随海水深度的随海水深度的变变化如化如图图所示，所示，导导热热良好的汽缸内封良好的汽缸内封闭闭一定一定质质量的气体，不量的气体，不计计活塞的活塞的质质量和摩量和摩擦，汽缸所擦，汽缸所处处海平面的温度海平面的温度T0300 K，压压强强
19、p01 atm，封，封闭闭气体的体气体的体积积V03 m3，如果将，如果将该该汽缸下潜至汽缸下潜至990 m深深处处，此，此过过程中封程中封闭闭气体可气体可视为视为理想气体理想气体(1)求求990 m深深处处封封闭闭气气体体的的体体积积(1 atm相相当当于于10 m深深的的海海水水产产生的生的压压强强)(2)下下潜潜过过程程中中封封闭闭气气体体_(填填“吸吸热热”或或“放放热热”)，传传递递的的热热量量_(填填“大大于于”或或“小小于于”)外外界界对对气气体体所所做的功做的功审审题题点点睛睛(1)分分析析封封闭闭气气体体的的初初、末末状状态态，明明确确气气体体状状态态变变化遵守的化遵守的规规
20、律，律，选选用公式列方程求解用公式列方程求解(2)根根据据温温度度变变化化确确定定内内能能的的变变化化情情况况，根根据据体体积积的的变变化化，确确定定做做功功情情况况，由由热热力力学学第第一一定定律律确确定定吸吸、放放热热情情况况及及与与做做功功的关系的关系答案答案2.8102 m3放放热热大于大于 3.(2014高考新高考新课标课标全国卷全国卷)一定量一定量的理想气体的理想气体从状从状态态a开始，开始，经历经历三个三个过过程程ab、bc、ca回到原状回到原状态态，其，其pT图图象如象如图图所示下列判断正确的是所示下列判断正确的是( )A过过程程ab中气体一定吸中气体一定吸热热B过过程程bc中
21、气体既不吸中气体既不吸热热也不放也不放热热C过过程程ca中外界中外界对对气体所做的功等于气体所放的气体所做的功等于气体所放的热热Da、b和和c三个状三个状态态中，状中，状态态a分子的平均分子的平均动动能最小能最小Eb和和c两个状两个状态态中，容器壁中，容器壁单单位面位面积单积单位位时间时间内受到气体分内受到气体分子撞子撞击击的次数不同的次数不同ADE由由热热力学第一定律可知，气体一定吸收力学第一定律可知，气体一定吸收热热量，量，选项选项B错误错误；过过程程ca压压强强不不变变，温度降低，内能减少，体，温度降低，内能减少，体积积减小，外界减小，外界对对气气体做功，由体做功，由热热力学第一定律可知，放出的力学第一定律可知，放出的热热量一定大于外界量一定大于外界对对气体做的功，气体做的功，选项选项C错误错误；温度是分子平均；温度是分子平均动动能的能的标标志，由志，由pT图图象可知，象可知，a状状态态气体温度最低，气体温度最低，则则平均平均动动能最小，能最小，选项选项D正确；正确；b、c两状两状态态温度相等，分子平均温度相等，分子平均动动能相等，由于能相等，由于压压强强不相等，所以不相等，所以单单位面位面积单积单位位时间时间内受到气体分子撞内受到气体分子撞击击的次数的次数不同，不同，选项选项E正确正确
